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Le quasar le plus éloigné jamais trouvé cache un trou noir sérieusement supermassif

Dans une découverte révolutionnaire, les scientifiques ont trouvé le plus éloigné quasar encore connu – et il abrite un trou noir sérieusement supermassif.

Des astronomes dirigés par des chercheurs de l’Université d’Arizona ont repéré le brillant quasar à environ 13,03 milliards d’années-lumière de la Terre. Les quasars sont parmi les objets les plus brillants de l’univers, les quasars sont des noyaux galactiques lumineux et actifs alimentés par des supermassifs trous noirs qui se nourrissent activement de matériel à proximité.

Lorsque ce matériau est aspiré, les quasars émettent des faisceaux ultra-brillants de rayonnement électromagnétique. Les scientifiques soupçonnent que ces objets brillants et ultramassifs pourraient en fait être une étape évolutive pour certaines galaxies. En fait, les scientifiques estiment qu’en moyenne, le trou noir de ce quasar en particulier ingère une quantité de masse équivalente à 25 soleils chaque année.

Ce quasar, appelé J0313-1806, peut être daté de seulement 670 millions d’années après le Big Bang (l’univers à cette époque ne représentait que 5% de son âge actuel), ce qui en fait le quasar le plus éloigné et le plus ancien jamais trouvé. Ce quasar héberge également un trou noir supermassif d’une masse égale à 1,6 milliard de nos soleils.

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Cette visualisation artistique montre J0313-1806, le quasar le plus éloigné (et donc le plus ancien) jamais trouvé. (Crédit d’image: NOIRLab / NSF / AURA / J. Da Silva)

Un quasar record

Bien que ce nouveau quasar soit incroyablement vieux et lointain, les observations de l’équipe ont également montré des preuves qu’il existe un vent de gaz surchauffé circulant du trou noir supermassif de la galaxie, avec ce gaz voyageant à un cinquième de la vitesse de la lumière, selon une déclaration. Si ce vent fort poussé par un quasar provenant du quasar le plus éloigné jamais repéré n’était pas assez intéressant, l’équipe a également constaté activité de formation d’étoiles extrêmement active dans la galaxie tenant le quasar.

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On estime que J0313-1806 crée environ 200 masses solaires chaque année, par rapport à une masse solaire de notre Voie lactée par an, selon le communiqué.

« Il s’agit d’un taux de formation d’étoiles relativement élevé, similaire à celui observé dans d’autres quasars d’âge similaire, et cela nous indique que la galaxie hôte se développe très rapidement », l’auteur principal Feige Wang, membre Hubble de l’Observatoire des Steward de l’Université de l’Arizona, dit dans la même déclaration.

Enquête Quasar

Maintenant, en raison de leur relation étroite, les scientifiques pensent qu’en étudiant les quasars, ils peuvent en apprendre davantage sur la naissance des objets et sur le comportement réel des trous noirs supermassifs.

Alors que ce quasaris n’est qu’à 20 millions d’années-lumière de la Terre que celui qui a détenu pour la dernière fois le titre de «quasar le plus éloigné», le trou noir supermassif du nouveau recordman est environ deux fois plus lourd que celui de son prédécesseur. Ce détail pourrait changer la façon dont les scientifiques comprennent la relation entre ces objets cosmiques supermassifs et super brillants.

« C’est la première preuve de la façon dont un trou noir supermassif affecte sa galaxie hôte autour de lui », a déclaré Wang. « D’après les observations de galaxies moins éloignées, nous savons que cela doit arriver, mais nous ne l’avons jamais vu se produire si tôt dans l’univers. »

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Comment faire un trou noir supermassif

Les quasars comme J0313-1806 qui ont déjà accumulé des trous noirs aussi immensément massifs en si peu de temps dans l’univers primitif ont intrigué les scientifiques pendant des années. Alors que des trous noirs peuvent être créés lorsque les étoiles explosent supernova et l’effondrement et les petits trous noirs peuvent fusionner, pour finalement accumuler de la masse, ces quasars ultra-massifs du début de l’univers restent mystérieux. Comment sont-ils devenus si massifs si rapidement?

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Avec ce «nouveau» quasar à étudier, cette équipe se concentre sur la façon dont un trou noir supermassif aurait pu gagner une telle masse et se former en si peu de temps. Le trou noir du quasar est trop massif pour être expliqué par certaines anciennes théories. En fait, l’équipe pense que, même si le trou noir s’est formé dès 100 millions d’années après le Big Bang et s’est développé aussi vite que possible, il ne serait toujours que 10000 fois plus massif que notre soleil – et c’est 1,6 milliard de fois plus. massif.

« Cela vous indique que quoi que vous fassiez, la graine de ce trou noir doit avoir été formée par un mécanisme différent », co-auteur Xiaohui Fan, professeur et directeur associé du Département d’astronomie de l’Université de l’Arizona. «Dans ce cas, celui qui implique de grandes quantités d’hydrogène gazeux primordial et froid qui s’effondre directement dans un trou noir de graines…» Pour que le trou noir atteigne la taille que nous voyons avec J0313-1806, il faudrait qu’il ait commencé avec un trou noir de semences d’au moins 10 000 masses solaires, et cela ne serait possible que dans le scénario d’effondrement direct. « 

L’équipe espère trouver plus de quasars «nés» à peu près à la même époque dans l’univers primitif pour les aider à explorer davantage et à mieux comprendre comment des objets aussi massifs et puissants sont nés.

« Notre enquête sur les quasars couvre un champ très large, nous permettant de scanner près de la moitié du ciel », a déclaré le co-auteur Jinyi Yang, un Peter A. Strittmatter Fellow à l’Observatoire Steward, dans le même communiqué. « Nous avons sélectionné plus de candidats sur lesquels nous ferons un suivi avec des observations plus détaillées. »

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Yang a ajouté que les futures observations avec un télescope spatial comme celui de la NASA Télescope spatial James Webb pourrait pousser encore plus loin cette recherche.

« Avec les télescopes au sol, nous ne pouvons voir qu’une source ponctuelle », a déclaré Wang. « Des observations futures pourraient permettre de résoudre le quasar plus en détail, montrer la structure de son écoulement et jusqu’où le vent s’étend dans sa galaxie, et cela nous donnerait une bien meilleure idée de son stade évolutif. »

Ce travail a été accepté pour publication dans la revue Astrophysical Journal Letters et a été présenté le 12 janvier 2021 au 237e réunion de l’American Astronomical Society.

Envoyez un courriel à Chelsea Gohd à [email protected]45Secondes.fr ou suivez-la sur Twitter @chelsea_gohd. Suivez-nous sur Twitter @Spacedotcom et sur Facebook.

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